艾默生CTEC10系列PLC在砌块成型机上的应用

　　　　一 引言
　　由于建筑行业的迅猛发展，对于各种型号的砖构件需求量日益加大。用于建筑业的砖构件原材料粘土日益减少，而且土地回生能力很弱，原先制砖对土地支持消耗巨大；并且实心红砖产品型号单一，难以满足各种场合的应用要求。

  　　砌块成型机可采用砂、石、粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等工业废料加工成各种新型墙体材料。生产出的砖、空心砌块不用烧结，节约国家土地，煤炭，无污染，能提高工程速度，减轻楼体重量，空心率高，隔音保暖，冬暖夏凉，抗风化，原来来源丰富，质量好且生产工艺简便，投资少见效快，适应性广，前景广阔等优点。

  　　砖机设备上已经大量使用了电气自动化设备，很多设备都由原先的手动生产发展到全自动生产，不但提高了设备的技术含量，而且提高了自动化生产的工作效率。

　　二、工艺介绍

　　砌块成型机的工艺主要由四个部分构成：
　　1）、液压系统：
　　液压系统的主要功能在于控制模具的模头、模箱的升降。使用液压系统可以有效的平稳加压，避免设备有太大的冲击力。
　　2）、主机：
　　主机的整个机架焊接而成，其中模具采用线切割加工工艺制造，保证砌块砖光滑无毛刺，尺寸精准，对于振动电机，目前行业中部分客户使用普通电机，还有一些客户使用的是变频器来带载电机，有效的提高了由于频繁起停造成的电机烧毁的情况。提高了系统的可靠性。
　　3）、出砖输送带：
　　出砖部分主要功能是将成品砖送离砌块机。在出砖部分还有扫灰电机，它的主要作用是清理成品砖上的废料，当砖头凉干后就不会有废料粘面而且保持砖头的清洁。
　　4）、模具
　　根据客户的不同需求，可以搭配有多种的模具，选用不同的模具可以生产出不同要求的砌块形砖，适合各种场合的应用。

　　三、技术方案

　　3.1、方案框图

   　　a)、该技术方案采用HMI＋PLC＋MDI的方式.
　　b)、目前的砌块成型机PLC的点数是控制在60点即可。采用艾默生EC10系列 60点主模块，不需要扩展模块，刚好满足客户需求。
　　c)、变频器该客户选用某品牌的通用型变频器。主要做调速使用。
　　d）、HMI该客户选用台湾威伦的产品。
　　e)、触摸屏和PLC进行连接，PLC控制变频器的频率更改和频率设定，PLC和变频器
　　通讯采用标准的MODBUS协议。该变频器控制生产电机运行频率，以达到调节生产效率。

　　3.2、程序设计
　　此次编程采用顺序功能图（Sequential Function Chart），利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。
　　由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。

   　　经过对工艺的了解可以分为以下几个部分：
   　　本机分两种工作方式：手动、自动。开机前先选择手动方式，手动按钮全部为单键启停按钮，按一下为启动，再按一下为停止或到位开关自停。在人机界面手动画面里有“取消互锁”的触摸键，打开时为灰色，这时互锁制约取消，此时各按钮为点动模式，方便调试机台，各限位开关都调整好时一定要关闭该键以恢复互锁制约。
　　这对保护机台安全至关重要，关闭时该键为白色。启动油泵后，手动测试压头、模框、
料车、送板、成品、输送动作全部正常后，设定好生产模数、布料次数、进退布料时间，将手动/自动开关置于自动位置，按压自动开始或触摸屏启动键，成型机即按预先设定程序
走下去，直到达到生产模数或按停止结束。


　　3.3、PLC通讯协议设置
　　EC10系列PLC主模块提供了两个串行异步通讯端口，分别为PORT0和PORT1。通讯口特性如表所示。
表5-1 EC10系列主模块通讯口特性

   　　3.4、HMI通讯设定
　　WINVIEW端需要设置好通信口的格式，设置界面如下

   　　触摸屏因其能够实时、形象且生动的显示当前设备的运行信息而在工业上得到广泛的应用。

　　A）、触摸屏和PLC的连接通过RS232端口进行，PLC的类型选择EMERSON PLC EC20[PDS V2.50].
　　B）、触摸屏作为主站PLC作为从站，采用MODBUS主从式协议进行通讯，PLC从站地址选择为2，触摸屏主站地址设置为1.
　　C）、触摸屏和PLC的通讯串口都设置成
　　波特率：9600 奇偶校验：偶校验
　　数据位：8 停止位：1


   　　砌块成型机的画面如下：
   　　可以在触摸屏上对砌块成型机的手动、自动状态、流量压力、延时进行设置，也可以显示当前的信号状态。
　　这些窗口均较为生动反映了当前设备的运行信息，通过触摸屏的应用，我们能够实现系统实时监控，并在下一级应用中间将之纳入到设备管理系统监控系统中间去，为设备优化提升进一步空间。


　　3.5、变频器通讯协议设定

　　变频器采用某品牌的通用型变频器，PLC通过MODBUS协议进行通讯。

   　　变频器频率给定通过PLC给定方式，变频器支持MODBUS协议，可与EC10 PLC组成485网络，PLC采用通讯口1作为和变频器通讯的端口，采用通用的MODBUS RTU主从协议进行通讯，PLC主站设置为1，变频器从站设置为2。
　　以下为PLC主站设置：


   　　变频器端通信参数设置：
表2-1 变频器通信参数设置

   　　某品牌通讯协议：
　　变频器是采用一种异步串行的主从MODBUS协议，该通讯协议的数据格式分为RTU（远程终端单元）和ASCII模式两种通讯格式。
　　和艾默生EC10通讯采用MODBUS RTU方式进行通讯。RTU模式中，每个字节的格式如下：
　　编码系统：8位二进制，十六进制0～9、A～F每个8位的帧域中，包含两个十六进制字符。

　　在RTU模式中，帧总是以3.5个字节的传输时间静默，作为开始。RTU的数据格式为：

   　　按照某品牌变频器的通讯说明，通用的变频器的功能码如下：
   　　帧格式为：站号 功能码(03H) 起始地址高位 起始地址低位 数据个数高位 数据个数低位 CRC低位 CRC高位

　　所以，如果上位机通讯读取变频器频率的协议帧如下：


   　　改写通讯变频器的频率的协议帧如下：
   　　艾默生PLC通讯：
   　　通讯组帧功能部分，通过字数据传输指令（MOV）可以将数据组成通讯帧，从D302开始到D307结束。艾默生的MODBUS协议自动在通讯帧的后面加了CRC校验，不需要使用者计算CRC校验。


   　　SM135：通讯口1的MODBUS的通讯完成
　　SM124：串口1空闲标志
　　SM136：通讯口1的MODBUS的通讯错误

　　利用标志位进行通讯互锁，MODBUS指令发送数据串，接收数据放入D7970中。



　　三、总结
　　通过模块化的编程与PLC双通信口的功能，把一个中型机的功能在小型机上就轻易实现了，实现了砌块成型机工艺要求的全部功能，并降低了客户的成本。
　
　　参考文献
　　[1] 艾默生PLC编程参考手册
　　[2] 艾默生EC10用户手册